【摘要】：地鐵運營給人們的生活帶來了極大的便利,同時長期反復地鐵列車荷載作用致使軟弱基層基底變形與動力穩(wěn)定問題已成為社會關注的熱點研究問題。鑒于此,本文以昆明泥炭土區(qū)隧道周圍土體在列車荷載作用下的長期服役性能為研究背景,采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法,依據(jù)經(jīng)驗公式建立地鐵列車荷載,并采用有限元法建立地鐵隧道三維模型動力響應的數(shù)值模擬途徑,對隧道周圍土體的動力響應規(guī)律進行研究。本文主要研究內(nèi)容及研究成果如下。首先本文選擇經(jīng)驗分析方法,采用人工激勵函數(shù)模擬地鐵不同時速、不同載重下的列車振動荷載。研究地鐵時速變化和載重變化對振動荷載的峰值、幅值、頻率的影響規(guī)律,為探討振動荷載變化對隧道周圍土體振動響應的影響規(guī)律奠定基礎。其次本文通過有限元方法建立針對昆明泥炭土地區(qū)地鐵隧道的三維動力響應的數(shù)值模擬途徑,與前人數(shù)值結(jié)果進行對比以驗證本模型動力分析的正確性,并探討地鐵列車荷載對隧道周圍土體的動力響應規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)地表土層產(chǎn)生的豎向振動加速度最大,縱向振動加速度次之,橫向振動加速度最小,并且振動加速度在向遠處傳播的過程中存在放大現(xiàn)象。隧道基底土層產(chǎn)生的豎向的動應力最大,縱向動應力次之,橫向動應力最小,距離荷載作用位置越近的土層其動應力值越大,衰減也越快。最后本文通過改變地鐵列車荷載研究了地鐵時速變化及載重變化對隧道周圍土體振動響應的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)隨著地鐵時速的增加,振動加速度峰值增加,但地鐵時速變化對振動加速度在傳播過程中的放大現(xiàn)象影響較小。地鐵時速變化對隧道基底土層動應力峰值影響較小,對動應力衰減影響較小。隨著地鐵運行載重的提高,在隧道頂面地表土層引起的振動加速度峰值增大,在隧道基底土層中引起的動應力峰值增大。
[Abstract]:Subway operation has brought great convenience to people's life. Meanwhile, the deformation and dynamic stability of soft base foundation caused by repeated train loads for a long time has become a hot issue of social concern. In view of this, taking the long-term service performance of soil around the tunnel in Kunming peat area under train load as the research background, the research method of combining theoretical analysis with numerical simulation is used to establish the subway train load according to empirical formula. The numerical simulation method of dynamic response of the three-dimensional model of subway tunnel is established by using finite element method, and the dynamic response law of soil around the tunnel is studied. The main contents and results of this paper are as follows. In this paper, the method of empirical analysis is used to simulate the train vibration load under different speeds and loads. The effects of the variation of speed and load on the peak value, amplitude and frequency of the vibration load are studied, which lays a foundation for the discussion of the influence of the variation of the vibration load on the vibration response of the soil around the tunnel. Secondly, the finite element method is used to establish a numerical simulation method for the 3D dynamic response of subway tunnel in Kunming peat area, and the numerical results are compared with the previous numerical results to verify the correctness of the dynamic analysis of the model. The dynamic response of subway train load to soil around the tunnel is discussed. It is found that the vertical vibration acceleration is the largest, the longitudinal vibration acceleration is the second, the transverse vibration acceleration is the least, and the vibration acceleration is magnified in the process of spreading to the distance. The vertical dynamic stress is the largest, the longitudinal dynamic stress is the second, and the transverse dynamic stress is the least. The larger the dynamic stress is, the faster the attenuation is. Finally, by changing the train load, this paper studies the influence of subway speed change and load change on the vibration response of soil around the tunnel. It is found that the peak value of the vibration acceleration increases with the increase of the speed of the subway, but the variation of the speed of the subway has little effect on the amplification of the vibration acceleration during the propagation process. The change of subway speed has little influence on the peak value of dynamic stress in the tunnel basement soil layer, and has little effect on the dynamic stress attenuation. With the increase of subway load, the peak value of the vibration acceleration caused by the surface soil layer on the top of the tunnel increases, and the peak value of the dynamic stress in the base layer of the tunnel increases.
【學位授予單位】：云南農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU435;U451.3

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本文編號：2278290